Lipid Metabolizması
advertisement
BÖLÜM - 12 LİPİD METABOLİZMASI 12.1-GENEL BAKI. Karbonhidratlar ve proteinlerle birlikte organizmanın organik maddelerini oluşturan Lipidlerin hücre zarlarında yer almak gibi bazı yapısal fonksiyonları varsa da, asıl görevleri organizmanın karbobhidratlardan sonra en önemli yakıt kaynağı olmalarıdır. Alınan besin maddeleri içerisinde lipidlerin bulunması sadece yağda eriyen vitaminler için ve belirli doymamış yağ asitleri yönünden önemlidir. Bunların dışında besinlerde bulunması şart değildir. Lipidler organizmanın enerji deposunu oluştururlar. Ağırlıkları dikkate alınırsa, aynı ağırlıkdaki karbonhidrat ve proteinlere oranla yaklaşık iki misli kalori verirler. Vücudün karbonhidrat depolama yeteneğinin çok sınırlı olmasına karşılık, yağlar sınırsız denecek kadar çok miktarlarda depo edilebilirler. Ancak buna rağmen vücudun tercih ettiği kalori kaynağı lipidler değil, karbonhidratlardır. Lipidler organizmaya en çok nötral yağlar, özellikle trigliseritler biçiminde dahil olurlar. Ayrıca kolesterol ve diğer lipidlerde az miktarlarda organizmaya alınırlar. Lipidler, karbonhidratlar ve proteinlere kıyasla daha çok karbon, buna karşılık daha az oksijen taşırlar. Bundan dolayıda, karbonhidrat ve proteinlere göre daha az oksidlenmiş halde bulunmalarına karşılık daha çok oksitlenebilirler, yani başka bir deyişle daha çok enerji verebilirler. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci 176 TABLOLARLA BİYOKİMYA 12.2-LİPİDLERİN SİNDİRİMİ. Besinlerle alınan lipidlerin büyük bir kısmını trigliseritler, daha azını fosfolipidler ile serbest ve ester kolesterol oluşturur. Lipid sindirimi ince barsaklarda ve ester bağlarının hidrolitik olarak parçanlanması şeklinde gerçekleşir. Bu hidrolitik parçalanma lipaz enziminin katalitik etkisi ile gerçekleşir. Pankreas tarafından salgılanan lipaz, Ca++ iyonları, sabunlar ve safra tuzları gibi maddeler tarafından aktifleştirilir. Lipaz suda eridiğinden, lipidlere etkisini yağ/su sınır yüzeylerinde gösterir. Bunun içinde yağların, bağırsak peristaltik hareketleriyle ve safra tuzlarının etkisiyle sınır yüzeyleri genişler ve bir mikroemülsiyon durumuna gelirler. Safra asitleri burada yüzey gerilimini azaltıcı bir etki gösterir. Mikroemülsiyon durumuna gelen yağların hidrolizi sonunda trigliseritler, β -monogliseritlere ve serbest yağ asitlerine parçalanırlar. Lipaz enzimi trigliseritlerin β-ester bağlarını etkilemez. Bağırsak kanalındaki kolesterol esterleri, kolesterol esteraz enzimi aracılığı ile kolesterol ve serbest yağ asitlerine, Fosfolipidler de lipaz altında fosfogliserit ve serbest yağ asitlerine ayrılırlar. İşte bu hidroliz ürünleri başta monogliseritler ve yağ asitleri olmak üzere tüm lipidlerin katıldığı miselleri oluştururlar. Misellerin yapısında yerine göre gliserol, -di ve trigliseritlerde bulunabilir. Lipidler miseller biçiminde mukoza hücrelerine alınırlar. Mukoza hücrelerinde yağ asitleri monogliseritler ile birleşerek trigliseritleri, serbest kolesterollerle birleşerek kolesterol esterlerini, fosfogliseritlerle de tekrar fosfolipidleri sentezlerler. Tüm bu sentez ürünlerinin ve az miktarda da serbest yağ asitleri ve serbest kolesterolün proteinlerle birleşmesi sonucu şilomikronlar oluşur. ilomikronlar mukoza hücrelerini terk ederek önce doku aralarına oradan da lenf kanalllarına ve son olarak da ductus thorasicus'a geçerler. Bu şekilde dolaşıma dahil olan lipidler oradan da adipoz doku, kalp kası, karaciğer ve akciğer gibi dokulara taşınırlar. Lenf yolu ile taşınan şilomikronların kan dolaşımına dahil olmaları ile birlikte plazma süt manzarasını alır. Bu olaya emilim hipelipemisi denir. besin alımından yaklaşık 5-6 saat sonra emilim hiperlipemisi en üst düzeye ulaşır. Yavaş yavaş azalarak yaklaşık 10-12 saat sonra plazma berraklaşır ve eski haline döner. Plazmanın berraklaşması şilomikronların hücre içine girmesi ile gerçekleşir. ilomikronların hücrelere girmesi olayına plazma berraklaştırıcı faktör (plazma-clearing factor) yardımcı olur. ilomikronlar girdikleri dokularda parçalanarak yine yapı taşlarına ayrılırlar. Böylece açığa çıkan yağ asitleri ve diğer lipidler, parçalandıkları dokulara göre değişik biçimlerde kullanılırlar. Örneğin adipoz dokuda tekrar trigliseritler oluşturarak depo edilirler, kalp kasında oksitlenerek enerji üretirler. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci LİPİD METABOLİZMASI 177 LİPİD SİNDİRİMİ TRİGLİSERİTLER + FOSFOLİPİDLER + Ester ve Serbest KOLESTEROL ağız boşluğu ilomikron Mide ilomikron Kalp ME Misel M TG FL E.Klo S.Klo MG FFA FG S.Klo TG FL E.Klo S.Klo FFA S.Klo Ca++ LİPAZ Sabunlar Safra tuzları İnce Bağırsak ilomikron ilomikron ilomikron ilomikron Yağ doku TG=Trigliserit FFA=Serbest yağ asiti FL=Fosfolipid Karaciğer FL=Fosfolipid E.Klo=Ester kolesterol S.Klo=Serbest kolesterol MG=Monogliserit ME=Mikroemilsiyon L=ilomikron Tablo 89- Lipid Sindirimi Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci 178 TABLOLARLA BİYOKİMYA Karaciğere taşınan kolesterol burada kullanılır. Kolesterol karaciğerde endojen olarak sentezlenen kolesterol ile karışır. Organizmadaki total kolesterol miktarı karaciğer tarafından sıkı bir denetim altında tutulur. Kolesterol emilimi artarsa sentez olayı yavaşlar ve safra ile kolesterol atılışı hızlandırılır, azalırsa sentez olayı çoğalır. 12.3- RUMİNANTLARDA LİPİD SİNDİRİM ve EMİLİMİ. Ruminantların sindirim sisteminin diğer hayvanlara göre farklı olması lipid sindirimini de etkiler. Ruminantların besinlerinde ki yağ oranı çok düşük olduğundan, bağırsaklarında az miktarda trigliserit'e rastlanır. Bunlarda bağırsak mikroflorası tarafından hidrolize edilirler. Sonra da hidrojenle doyurulmaları nedeniyle ruminantların bağırsaklarında daha çok doymuş serbest yağ asitlerine rastlanır. Ruminantların lipid metabolizmasında asıl önemli yer tutan lipid grubu uçucu yağ asitleri'dir. Ruminant beslenmesinde önemli bir yer tutan karbonhidratlı maddelerin özellikle sellülozun sindirim kanalında fermantasyonu sonucunda elde edilen uçucu yağ asitleri (asetik asit, propiyonik asit ve bütirik asit), emildikten sonra portal dolaşımla karaciğere giderler. Karaciğer tarafından kullanılan bu uçucu yağ asitlerinden, propiyonik asit bilindiği gibi en çok karbonhidrat metabolizmasında kullanılır. asetik ve bütirik asit'ler de yağ asitlerinin sentezinde kullanılırlar. 12.4- LİPİDLERİN TAINMASI. Lipidler suda çözünen maddeler olmadıkları için, kan yolu ile taşınabilmeleri ancak suda çözünür duruma gelmeleri ile mümkün olur. Bunun için de lipidler özel poteinlere bağlanarak lipoproteinleri oluşturur ve çözünür duruma gelirler. Serbest yağ asitleri albumin'e bağlanarak taşınırlar. Albumin azlığı taşımayı aksatabilir. 12.5- KAN LİPİDLERİ. Kan lipidleri başlıca trigliseritler, lipoproteinler, fosfolipidler, kolesterol ve serbest yağ asitleri'nden oluşur. Normal bir kan plazması açlıkda ortalama olarak 500-600 mg/100 ml kadar total lipid kapsar. Total lipid sınırları 350-800 mg/100 ml arasında değişiklik gösterebilir. Total lipidin 1/4'ünü trigliseritler oluşturur. Yine total lipidin 1/3'ünü total kolesterol meydana getirir. Bu kolesterolün de 2/3'ü yağ asitleri ile esterleşmiş halde 1/3'ü serbest de serbest kolesterol biçiminde bulunur. Yemeklerden sonra kan süt manzarasını alır. Bu görünüm şilimikronlardan kaynaklanır. ilomikronun %83'ü trigliserid, %2'si protein, %7'si fosfogliserid, %8'i kolesterol (%2 serbest, %6 ester kolesterol) dür. Lipidlerin kandaki miktarlarının artmasına lipemi denir. Yukarıda da değindik lipidler kanda lipoproteinler biçiminde taşınırlar. Trigliserit ve kolesterol fraksiyonunun protein fraksiyonundan daha fazla olanına düşük dansiteli lipoprotein adı verilir. Damar sertliği ile ilgisi olan bu lipoproteindir. Protein fraksiyonunun daha fazla olduğu lipoproteinlere yüksek dansiteli lipoprotein adı verilir. Kanda daima fazla olması arzu edilen lipoproteinler bu lipoproteinlerdir. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci LİPİD METABOLİZMASI 179 RUMİNANTLARDA LİPİD SİNDİRİM ve EMİLİMİ BESİN MADDELERİ (SELLULOZ) ağız boşluğu Mide Asetik asit Bütürik asit Yağ asitlerinin sentezinde kullanılır BESİN MADDELERİ Fermantasyon Asetik asit Propiyonik asit Karbonhidrat metabolizmasında kullanılır Propiyonik asit Bütürik asit Karaciğer İnce Bağırsak Tablo 90- Ruminantlarda lipid sindirim ve emilimi KAN LİPİDLERİ TOTAL LİPİD Trigliserit %25 Ester kolesterol Total kolesterol %31 %33 2/3 Fosfogliserit 1/3 Diğerleri %11 Serbest kolesterol Tablo 91- Kan lipidleri. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci 180 TABLOLARLA BİYOKİMYA 12.6-LİPİDLERİN ORGANİZMADA DAĞILILARI. Organizmanın %10 kadarını lipidler oluşturur. Ençok bulunanı trigliseritlerdir. Lipidler bütün organlarda bulunursa da, daha çok olarak bağ doku ve yağ dokuda, bu dokuların stoplazmasında depo halinde yer alırlar. Trigliseritler, en çok adipoz dokularda yer alır. Doymamış yağ asitleri, diğer dokulara kıyasla en çok karaciğerde bulunur. Fosfolipidler, adipoz doku dışında hemen hemen tüm dokulara dağılmış durumdadır. Lesitin ve Kefalin, hemen tüm dokularda önemli yoğunlukta bulunur. Sfingomyelinin, önemli oranlarda bulunduğu doku ise, akciğerler ve beyindir. Plazmalogenler, kas ve beyinde bol miktarda bulunur. İnozitol taşıyan lipidler, karaciğer, kalp ve beyinde yer alır. Glikolipidler, birçok dokudan izole edilmişse de en yüksek konsamtrasyonda sinir dokusunda bulunurlar. Serebrositler, sinir dokusunda özellikle beyaz maddede ve gri maddede ki ganlositlerde yer alır. Kolesterol, serbest olarak yüksek konsantrasyonlarda beyinde bulunur, Karaciğer ve plazmada ise hem serbest hem de ester kolesterol yer alır. 12.7-ORGANLARIN LİPİD METABOLİZMASINDAKİ ROLÜ. 12.7.1-Karaciğer. Karaciğer lipid metabolizmasında merkezi bir role sahiptir. Bundan dolayıda tüm lipid gruplarına dahil maddeleri yapısında taşır. Dokusundaki lipid oranı çeşitli etkenlere bağlı olarak değişmekle birlikte ortalama %5 düzeyindedir. Plazmadan aldığı serbest yağ asitlşerini trigliserit ve fosfolipid sentezinde kullanır. Kolesterol sentezi ve plazma kolesterol düzeyinin denetimi de karaciğerin görevlerindendir. Genel olarak trigliseritler sitoplazmada, fosfolipidlerde nukleus, mitokondria ve mikrozomlarda yer alır. Normalde karaciğerde bulunan lipidler, küçük damlacıklar halinde görülür. Çeşitli etkenlere bağlı olarak lipid oranın %25-30'a varması, yağ damlacıklarının çapının 2-10 mikrona ulaşması ve yer yer 100 mikrona ulaşan yağ kistlerinin oluşması karaciğer yağlanması'nın belirtisidir. Karaciğer yağlanmasının nedenlerini Tablo 93 da görmektesiniz. 12.7.2-Yağ Depo Dokuları. Depo dokularının kapsadıkları lipid oranı %90' dır, ve hemen tamamına yakınınıda trigliseritler oluşturur. Görevleri: 1-Yedel yağ deposu oluşturmak, 2-İçorganları darbelere karşı korumak, 3-Isı izolasyonunu sağlamaktır. Kolin, inozitol ve metiyonin gibi maddeler lipidlerin karaciğerden depo dokulara doğru transportunu hızlandıran maddelerdir. Karaciğer yağlanmasının etkenleri bu akışı ters yönde kamçılarlar. Onun için yukarıda değindiğimiz bu 3 madde karaciğer yağlanmasını önleyen lipotropik maddeler olarak adlandırılırlar. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci LİPİD METABOLİZMASI 181 ORGANİZMA DOKULARINDA LİPİDLERİN DAĞILII Trigliseritler En çok adipoz dokuda, sonra karaciğerde Doymamış yağ asitleri Diğer dokulara kıyasla en çok karaciğerde Fosfolipidler Lesitin, Kefalin Sfingomiyelin Plazmalogenler Adipoz doku dışındaki tüm dokularda Hemen, hemen tüm dokularda Yüksek düzeyde beyin ve akciğerde, az olarak tüm dokular Kas ve beyinde bol miktarda İnozitol'lü fosfolipidler Karaciğer, kalp ve beyinde Glikolipidler Sinir dokusunda bol miktarda Serebrositler Sinir dokusunda Kolesterol Karaciğerde ve yüksek düzeyde beyinde Tablo 92- Lipidlerin dokulardaki dağılşışı KARACİĞER YAĞLANMASININ ETKENLERİ Tarifi Karaciğerdeki lipid oranının %25-30'a ulaşması, yağ damlacıklarının çaplarının 2-10 mikronu bulması, yer,yer 100 mikrona varan yağ kistlerinin olşması ile karakterizedir. Metabolik Etkenler A-Beslenmeye bağlı etkenler 1-Fazla yağlı beslenme 2-Fazla karbonhidratlı beslenme 3-Proteinden fakir beslenme 4-Açlık 5-Lipotropik madde noksanlığı 6-Esansiyel yağ asitlerinin noksanlığı 7-Tiamin ve Biotin fazlalığı 8-Kronik alkolizm Toksik Etkenler A-Kimyasal etkenler 1-Karbon tetraklorid 2-Kloroform 3-Fosfor B-Bakteriyel etkenler C-AAnoksit etkenler 1-Anemi 2-Konjestiyon B-Endokrin bozukluklar 1-Hipofiz ile ilişkili bozukluklar 2-Kortikal bozukluklar 3-Troid bozuklukları 4-İnsülin bozuklukları 5-Seks hormonu bozuklukları C-Diğer bozukluklar 1-Merkezi sinir sistemi ile ilişkili bozukluklar 2-Obesitas 3-Etiyonin Tablo 93- Karaciğer yağlanmasının etkenleri. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci 182 TABLOLARLA BİYOKİMYA 12.8-LİPİD ARA METABOLİZMASI. Daha önce de değindiğimiz gibi, lipidler, hayvansal organizmanın en zengin enerji kaynağını oluştururlar. Organizmanın karbonhidratlarla karşılayamadığı enerji, lipidlerin oksidasyonu ile karşılanır. 12.8.1- Yağ asitlerinin oksidasyonu. ilomikronlarla karaciğere gelen trigliseritler, burada gliserol ve yağ asitlerine parçalanırlar. Gliserol, karbonhidrat metabolizmasında anlattığımız şekilde değerlendirilir. Yağ asitleri ise β -oksidasyon adı verilen bir yoldan oksidasyona uğrarlar. Bu oksidasyon olayı en çok karaciğer ve böbrek dokusunda daha az da yağ dokusu ve düz kaslarda mitokondriler içerisinde meydana gelir. β-oksidasyonda yağ asidi zinciri β-karbon atomundan, yani COOH grubuna en yakın 2. karbon atomundan oksitlenir ve sonunda 1 molekül asetil CoA ile oksidasyona uğrayan yağ asidinin 2 karbon noksanı yağ asidi kalır. Örneğin 18 karbonlu bir yağ asidi β-oksidasyon olayına maruz kalırsa sonunda 1 mol. asetik asit ile 16 karbonlu yağ asidi oluşur. Ve olay her seferinde yağ asidi 2 mol kaybederek tamamı asetil KoA birimlerine parçalanana kadar devam eder. Oksidasyon β-karbon atomundan başladığı için bu adı almıştır. β-oksidasyon 5 basamakta meydana gelir. 1-Aktivasyon (Yağ asitlerinin aktifleşmesi): Bu reaksiyonda yağ asidinin KoA türevi meydana gelerek yağ asidini aktifleştirir. Olayı tiyokinaz enzimi katalize eder. Üç tip tiyokinaz vardır. Birincisi, asetik asit ve propiyonik asit üzerine, ikincisi, 4-12 C'lu yağ asitlerine, üçüncüsü ise, 12 C'ludan fazla yağ asitlerini etkiler. 2-Desaturasyon (Dehidrojenizasyon I) Aktifleşen yağ asidi asil dehidrojenazlar tarafından α ve β C'lardan dehidrojenize edilir. Yani bu noktalarda 2 H kaybederek çift bağ oluşur. Olayda FAD de rol oynar. Reaksiyonun geri dönüşü redüktaz enzimi aracılığı ile gerçekleşir ve NADP rol alır. FAD'ler H alarak solunum zincirine girerler ve 2 ATP sentez edilir. 3-Hidrasyon: Bu basamakta desaturasyon olayında meydana gelen çift bağa bir molekül su bağlanır ve sonuçta β -hidroksiasil CoA oluşur. Bu reaksiyonu enoyl hidraz (krotonaz) enzimi katalize eder. 4-Oksidasyon (Dehidrojenizasyon II): Bir önceki basamakta meydana gelen β-hidroksiasil KoA'nın OH grubu bir keto grubuna oksitlenir ve β -ketoasil KoA meydana gelir. Reaksiyonu β -hidroksiasil dehidrojenaz enzimi katalizler. Hidrojenleri NAD'ler alır ve sonuçta solunum zincirine girerek 3 ATP sentezlenir. 5-Tiyolitik parçalanma: Bu son basamakta, β-ketoasil KoA, yeni bir KoA ile reaksiyona girerek, 1 mol asetil KoA ayrılır. Geriye 2 C'nu eksilmiş yağ asidinin KoA türevi, yani aktifleşmiş şekli kalır. β-oksidasyon tekrarlanırken bu şekilde artık 1. basamak yani aktivasyon olayı atlanarak 2. basamaktan devam eder ve olayın her tekrarlanışında yağ asidi zinciri 2 C kısalarak, sonunda tümüyle asetil KoA 'lara bölünür. Elde edilen asetil KoA'ler yeniden yağ asidi sentezinde ve steroid sentezinde kullanılabildiği gibi, aseto asetil KoA'larla birleşerek TCA siklüsüne dahil olarak enerji üretimi içinde kullanılabilirler. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci LİPİD METABOLİZMASI 183 β -OKSİDASYON R– CH2 – CH2 – COOH HS – KoA Yağ asidi ATP tiyokinaz AMP+PP R– CH2 – CH2 – CO –S – KoA R– CO – S – KoA Asetil KoA + H2O aktifleşmiş yağ asidi FAD tiyolaz asil dehidrojenaz FADH2 HS – KoA O O R– C – CH2 – C –S – KoA β - ketodiasil KOA R– CH ═ CH – CO –S – KoA α,β β - doymamış asil KOA enoyl hidraz NADH2 β -hidroksiasil dehidrojenaz OH R– CH – CH2 – CO –S – KoA NAD β -hidroksiasil KoA Asetil KoA'lar 1- Yağ asitlerinin sentezinde 2- Steroid sentezinde 3- TCA siklüsünde enerji üretimi amacı ile kullanılırlar. Tablo 94- Yağ asitlerinin β -oksidasyonu Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci H2O 184 TABLOLARLA BİYOKİMYA 12.8.1.1-Yağ Asitleri Oksidasyonunun Enerji Blançosu. β-oksidasyon tablosu incelendiğinde görülecektirki 2. ve 4. basamaklarda yani Desaturasyon (Dehidrojenasyon I ) ve Oksidasyon (Dehidrojenasyo II) safhalarında Hidrojenler FAD ve NAD'ler tarafından alınır. Yine biliyoruz ki, bunlar Hidrojenleri su sentez etmek üzere solunum zincirine transfer ederler. Bunun sonucu olarakta FAD'lerden 2 ATP, NAD'lerden de 3 ATP sentezlenir. Demek ki β-oksidasyonun bir turundan toplam 5 ATP sentez edilir. β-oksidasyona uğrayan yağ asidi 16 karbonlu palmitik asit ise, bu yağ asidinin tamamen asetil-KoA'lara parçalanabilmesi için oksidasyonun 7 kez tekrarlanması gerekir. Her tekrarda 5 ATP sentez edildiğine göre palmitik asitin oksidasyonundan toplam 5x 7 = 35 ATP sentez edilir. Palmitik asit 16 karbonlu olduğuna göre oksidasyonu sonucunda 8 adet asetil-KoA meydana gelir. Bunlar enerji temini amacıyla TCA siklusuna dahil olurlarsa o zaman 8 x 12 = 96 ATP daha sentez edilmiş olur. Çünkü hatırlayacaksınız TCA siklusunda 12 ATP sentez edilir. Daha önce sentez edilmiş bulunan 35 ATP'nin de ilavesi ile 1 mol palmitik asidin oksidasyonu sonucu 131 adet ATP meydana gelmiş olur. β-oksidasyonun 1. basamağında 1 ATP harcandığı ve oksidasyonların tekrarı ikinci basamaktan devam ettiği dikkate alınırsa geriye net 130 ATP kalmış olur. 12.8.3-Yağ Asitlerinin Sentezi (Lipogenezis). Yağ asitlerinin sentezi başlıca karaciğer, yağ dokusu ve laktasyon döneminde meme dokusu hücrelerinin stoplazma ve mitokondriasında gerçekleşir. Bu olay, mevcut olan kısa zincirli yağ asitlerinin her defasında 2 şer C ilavesi ile daha uzun zincirli yağ asitlerine dönüşmesi şeklinde gelişir. Ve genelliklede asetik asitin aktif şekli olan asetil-KoA'lardan başlar. Bunun için asetil-KoA verebilen tüm maddelere, örneğin, karbonhidratlar, amino asitler ve yağ asitlerine, yağ asidi sentezinin (lipogenezisin) alternatif kaynağı olarak bakılır. Lipogenezis biri mitokondrial diğeri stoplazmik olmak üzere iki şekilde gerçekleşir. 12.8.3.1- Mitokondrial lipogenezis. Daha çok önceden oluşmuş yağ asitlerine astil-KoA birimlerinin eklenmesi suretiyle zincirin uzaması esasına dayanır. Birinci basamakta asetik asit aktifleştirilir ve asetil KoA oluşur. İkinci basamakta, birinci basamakta meydana gelen asetil-KoA'ya bir asetil-KoA molekülü daha eklenmek suretiyle asetoasetil-KoA sentezlenir. Üçüncü, dördüncü ve beşinci basamaklar, aynen β-oksidasyon olayının tersi yönde, yani β-oksidasyonun dördüncü, üçüncü, ikinci basamakları gibi gelişerek, 2 karbonlu asetik asit, 4 karbonlu yağ asidi bütirik asit'in aktif şekli olan bütiril-KoA'nın sentez ile son bulur. Sentez edilen bütiril-KoA, tekrar bir asetil-KoA ile birleşerek ve aynı basamaklar tekrarlanarak 6 C'lu yağ asidi sentez edilir. Daha sonra olayın tekrarlanması ve her seferinde 2 C eklenerek zincir uzatılır. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci LİPİD METABOLİZMASI 185 MİTOKONDRİAL LİPOGENEZİS CH3 – COOH HS – KoA Asetik asit asetik tiyokinaz CH3 – CO –S – KoA + H2O asetil-KoA + CH3 – CH2 – CH2 CO –S – KoA CH3– CO – S – KoA Asetil KoA + H2O Bütiril - KoA NADP tiyolaz HS – KoA enoyl redüktaz NADPH2 O O CH3– C – CH2 – C –S – KoA asetoasetil- KoA CH3 – CH ═ CH – CO –S – KoA α,β β - doymamış bütiril KOA β -hidroksiasil dehidraz NADH2 NAD β -hidroksiasil dehidrojenaz OH CH3 – CH – CH2 – CO –S – KoA β -hidroksibütiril KoA Bütiril-KoA tekrar asetil KoA ile birleşirek olay devam eder. Her seferinde 2 C zincire eklenerek yağ asidi zinciri uzar Tablo 95- Yağ asitlerinin mitokondrial sentezi. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci H2O 186 TABLOLARLA BİYOKİMYA 12.8.3.2- Sitoplazmik Lipogenezis. Birinci Basamakta, CO2, biotin kapsayan asetil-KoA karboksilaz enzimi aracılığı ile ve ATP yardımı ile, COO biçiminde asetil-KoA'ya bağlanır ve malanil-KoA meydana gelir. İkinci basamakta, malonil-KoA, tekrar 1 mol asetil-KoA ile birleşir. sonuçta asetoasetil-KoA oluşur. Olayı β -ketoasil ACP sentetaz enzimi katalize eder. Üçüncü, dördüncü ve beşinci basamaklar, aynı mitokondrial yağ asidi sentezinde olduğu gibidir. Başka bir deyişlede β-oksidasyonun ters yönde gelişmesi gibidir. Bu üç basamak sonunda asetoasetil-KoA, bütiril-KoA 'ya çevrilir. Sonra tekrar bir mol molonil-KoA ile birleşerek reaksiyonlar tekrarlanır ve zincir her defasında 2 C uzayarak sentez olayı devam eder. 12.8.4- Trigliserit Sentezi. Trigliserit sentezi organizmada karaciğer, bağırsak mukozası ve yağ dokuda gerçekleşir. Sentazin ilk basamağında gliserol gereken enerjiyi ATP'den alarak, gliserofosfo kinaz enzimi yardımı ile gliserofosfata çevrilir. ATP ADP Gliserol Gliserofosfat Daha sonra gliserofosfat asil-KoA ile birleşir ve fosfatidik asit setezlenir. 2 KoA Gliserofosfat + 2 asil-KoA Fosfatidik asit Fosfatidik asit, fosfataz aracılığı ile fosfat grubunun ayrılması sonucu 1,2-digliserit'e çevrilir. Bu da yeni bir asil-KoA ile reaksiyona girmesi sonunda 3 nolu karbon atomuna yağ asidi bağlanarak trigliserit sentez edilmiş olur. Fosfat Fosfatidik asit 1,2-digliserid Fosfataz KoA 1,2-digliserid + asil-KoA TRİGLİSERİD Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci LİPİD METABOLİZMASI 187 SİTOPLAZMİK LİPOGENEZİS ADP+P CH3– CO – S – KoA Asetil KoA + CH3– CO – S – KoA Asetil KoA ATP biotin CO2 CH2 – CH2 CO –S – KoA COOH malonil-KoA CH3 – CH2 – CH2 – CO –S – KoA + H2O Bütiril - KoA NADP tiyolaz enoyl redüktaz HS – KoA O O CH3– C – CH2 – C –S – KoA asetoasetil- KoA NADPH2 CH3 – CH ═ CH – CO –S – KoA α,β β - doymamış bütiril KOA β -hidroksiasil dehidraz NADH2 NAD β -hidroksiasil dehidrojenaz OH CH3 – CH – CH2 – CO –S – KoA β -hidroksibütiril KoA Bütiril-KoA tekrar malonil-KoA ile birleşirek olay devam eder. Her seferinde 2 C zincire eklenerek yağ asidi zinciri uzar Tablo 96-Yağ asitlerinin sitoplazmik sentezi. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci H2O 188 TABLOLARLA BİYOKİMYA 12.8.5- Fosfalipid sentezi. Fosfolipidler organizmada tüm dokularda sentezlenebilir. Ancak fosfolipidlerin önemli bir bölümü karaciğerde sentez edilirler. Fosfolipidlerin sentezi için taşıyıcı olarak sitidin trifosfat'a (CTP) gereksinim vardır. Ortamda bulunan sitidin trifosfat, daha önce meydana gelmiş olan fosfokolin ile reaksiyona girerek sitidin difosfo-kolin oluşur. Pirofosfat ayrılır. Fosfalipid sentezi 1,2-digliserit üzerinden başlar. 1,2-digliserid yukarıdaki gibi sentez edildikden sonra, gliserit transferaz enzimi aracılığı ile CDP-kolin ile lesitin, CDP-etanolamin ile kefalin sentezlenir. CMP 1,2-Digliserid + CDP - kolin Lesitin CMP 1,2-Digliserid + CDP - etanolamin Kefalin 12.8.6-Seramid sentezi. Sfingozin alkolün asil-KoA ile reaksiyona girmesi sonunda seramid sentezlenir. HS-KoA Sfingozin alkol + Asil-KoA SERAMİD 12.8.7-Sfingomyelinlerin sentezi Seramid'in CDP-kolin ile reaksiyona girmesiylede sfingomyelinler sentezlenir. CMP Seramid + CDP - kolin Sfingomyelin Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci LİPİD METABOLİZMASI 189 TRİGLİSERİD SENTEZİ CH2 OH CHOH CH2 OH ATP ADP Gliserol CH2 OH CHOH CH2 O – H2 PO3 Gliserofosfat 2 KoA CH2 OH CHOH + 2 Acil-KoA CH2 O – H2 PO3 Gliserofosfat CH2 – O – CO – R CH – O – CO – R CH2 O – H2 PO3 Fosfatidik asit P CH2 – O – CO – R CH – O – CO – R CH2 O – H2 PO3 CH2 – O – CO – R CH – O – CO – R CH2 OH 1,2-digliserid Fosfatidik asit CH2 – O – CO – R CH – O – CO – R CH2 OH KoA + Asil-KoA 1,2-digliserid CH2 – O – CO – R CH – O – CO – R CH2 – O – CO – R TRİGLİSERİD Tablo 97- Trigliserid sentezi. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci 190 TABLOLARLA BİYOKİMYA 12.8.8-Kolesterol sentezi. Hayvansal organizmada, önemlisi kolesterol'dür. steroid yapısındaki bileşiklerin en Kolesterol organizma tarafından kolaylıkla sentez edilebilir. İnsan vücudunda günde 1 g kadar kolesterol sentez edilir. Dışarıdan alının kolesterolün miktarı ise bunun ancak üçte biri kadardır. Organizmada kolesterolün sentez yeri başta karaciğer ve deri olmak üzere, adrenal korteks, testisler, ince barsaklar ve diğer bazı organlardır. Buna karşı yağ dokusu, kas, aorta ve yetişkin beyinde kolesterol biyosentezi oldukça yavaştır. Kolesterol sentezi asetil-KoA'larla başlar. Yani aynı yağ asitlerinde olduğu gibi kolesterolde de asetil-KoA kaynak maddeyi oluşturur. İzotopik araştırmalar göstermiştirki; kolesterolün tüm karbon atomlarının sentez sırasında asetil-KoA'dan üretilmektedir. Kolesterolün 2, 4, 6, 8, 10, 11, 12, 14, 16, 20, 23, 25 no'lu karbonları asetik asit'in COOH grubundan diğerleri ise CH3 grubundan kaynak almaktadır. Kolesterolün sentezi başlıca 3 safhada gerçekleşir. Birinci safha, Altı karbonlu mevalonik asit'in meydana gelmesi safhasıdır. Önce iki asetil-KoA birleşir, bu tekrar 1 mol. asetil-KoA, ile realsiyona girer ve 3-hidroksi-3-metilglutaril-KoA (HMG-KoA) oluşur. Sonra HMG-KoA indirgenerek mevalonik asit elde edilir. İkinci safha, halka yapısına geşiş olan squalen'in oluşması safhasıdır. Squalen kolesterolün ön maddesi olarakda kabul edilir. Mevalonik asit bir dizi raksiyona uğratılarak 30 karbonlu doymamış bir hidrokarbon olan squalen'e dönüşür. Üçüncü safha da, meydana gelen squalen squalen epoksidaz enzimi aracılığı ile squalen 2,3-oksid'e dönüşür. Bu madde squalen oksid siklaz enzimi tarafından halka oluşumu yolu ile Lanosterolü oluşturur. Lanosterol'ün kolesterol'e dönüşümü için 3. ve 14. karbon atomlarına bağlı üç metil grubunun uzaklaştırılması, yan zincirdeki çift bağın doyurulması ve B halkasında 8-9. karbon atomları arasında yer alan çift bağın 5-6. karbon atomları arasına kaydırılması gerekmektedir. Lanosterolden, kolesterol'ün oluşumu, ya zimosterol ve desmosterol üzerinden veya 24-25dihidrolanosterol, metilkolestenol, kolestenol ve 7-dehidrokolesterol üzerinden olmaktadır. Karaciğerde ki endojen kolesterol sentezi, gıda maddeleri ile alınan eksojen kolesterol miktarı ile ters orantılıdır. Dişarıdan çok miktarda kolesterol alınırsa endojen kolesterol sentezide yavaşlar. Bu olayın düzenlenmesinde en önemli noktayı, 3-hidroksi-3-metilglutaril-KoA'nın, mevalonik aside dönüşüm basamağı teşkil eder. Besinsel kolesterol bu dönüşüm basamağını inhibe eder ve bu şekilde endojen kolesterol sentezi durur. Kolesterol organizmayı, safra asitleri, steroid hormonlar ile birlikte safranın barğırsaklara boşalmasıyla dışkı ile terk eder. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci LİPİD METABOLİZMASI 191 KOLESTEROL METABOLİZMASI O CH3 C – HS – KoA O CH3 C – HS – KoA O O CH3 C – CH2 C – HS – KoA asetil-KoA asetil-KoA asetoasetil-KoA CH3 HOOC – CH2C – CH2 – CH2OH OH mevalonik asit HS–KoA CH3 O HOOC – CH2 C – CH2 – C – HS – KoA OH 2NADP 2NADPH+2H 3-hidroksi-3-metilglutaril-KoA ATP ADP CH3 HOOC – CH2C – CH2 –CH2 –O–P OH ATP ADP mevalonik asit-5-P CH3 HOOC – CH2C – CH2 – CH2 –O–P–P OH mevalonik asit-5-pirofosfat ATP CH3 C ═ CH – CH2 –O – P – P CH3 dimetilallil pirofosfat CO2 ADP CH3 C –CH2 – CH2 –O – P – P CH2 izopentenil-pirofosfat CH3 CH3 C ═ CH – CH2 – CH2 – C = CH– CH2 – O – P – P CH3 O–P–P Geranil pirofosfat Farnesil pirofosfat Tablo 98- Kolesterol sentezi 1. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci 192 TABLOLARLA BİYOKİMYA 12.9-LİPİD METABOLİZMASI BOZUKLUKLARI. Normal bir lipid metabolizmasında, sentez, depolama, mobilizasyon ve parçalanma olayları biyolojik bir denge içindedir. Yetişkin hayvanlarda vücut lipidlerinin miktarı uzun bir süre sabit kalır. Bu dengelerin bozulması halinde lipid metabolizmasıda bozulur. Bazı lipid metabolizması bozuklukları aşaığıda anlatılmıştır. 12.9.1-işmanlık. işmanlık yukarıda açıklanan anlamda bir lipid metabolizması bozukluğudur. İnsanlar ve hayvanlar metabolik gereksinmelerini ve enerji ihtiyaçlarının tümünü besinlerden sağlarlar. Besinlerle gereksinim duyulan total kaloriden fazlası alındığında bu kendisini lipid depo edilmesi halinde gösterir. Buda yağ dokularında olduğuna göre şişmanlık (obesitas) şeklinde kendini gösterir. Her ne kadar şişmanlığın asıl nedeni oburluk ise de, başka faktörlerinde etkisi olabilir. Örneğin, hareketli bir yaşamdan, haraketsiz bir hale geçme, şayet, besinleri azaltarak dengelenemez ise yağ dokusunda artma meydana gelir. Bunun gibi yaşlanma nedeni ile biyolojik fonksiyonların yavaşlaması, alınan besin maddelerinde eskiye oranla herhangi bir artma olmamasına rağmen, yine de şişmanlık meydana gelmesine neden olabilir. Deneysel olarak hipotalamustaki özel bir bölgenin tahribi aşırı yağlanmayla sonuçlanır. Altın tuzları ve sulfanilamid zehirlenmesi de yağlanmaya neden olur. 12.9.2-Kaşeksi. Yeteri kadar kalori alınmaması, deri altı ve omentum yağ dokularının yok olmasına yol açar. Bu duruma neden olan hastalıklar, kanser, başta olmak üzere, neoplastik veya kronik enfeksiyöz hastalıklar, fena beslenme, diabet ve hipertroidizm gibi durumlardır. Hipertroidizmde görülen kaşeksinin nedeni, artmış bulunan enerji gereksinmelerinin karşılanabilmesi amacı ile yağ dokularının kullanılmasıdır. Buna karşılık diabetesteki kaşeksinin nedeni ya karbonhidratların yakıt olarak kullanılmasının sınırlandırılması nedeni ile depo yağlarının kullanılması ya da yağ sentezinin aksamasıdır. 12.9.3-Tek tırnaklıların lipemiası. Maksiller myositis'te ve bulaşıcı kansızlıkta (anemia infectiosa) gibi hastalıklarda tek tırnaklılarda, plazma lipid düzeyleri yükselir. Ayrıca deneysel olarak tek tırnaklılarda aç bırakılarak benzeri bir duruma ulaşılmıştır. Lipid düzeyindeki bu artış açlığın dördüncü gününden başlıyarak, önemli ölçüde devam eder. 12.9.4-Arteroskeleroz. Ekonomik düzeyi yüksek insan toplumlarında en önemli ölüm nedeni olan arterioskeleroz atlarda da görülür. Hastalık arterlerin intimasında çeşitli bozukluklar yanında lipid+karbonhidrat+Ca iyonları+fibroz doku birikimi olarak tanımlanabilir. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci LİPİD METABOLİZMASI 193 KOLESTEROL SENTEZİ Devam O–P–P H NADPH+H H H NADP + PP H CH3 CH3 CH3 Farnesil pirofosfat O–P–P Squalen CH3 CH3 Farnesil pirofosfat CH3 CH3 Lanosterin HO 24,25-dihidrokolesterol CH3 H Zimosterol Desmosterol Metil-kolestenol CH3 CH3 kolestenol CH3 7-dehidrokolesterol HO KOLESTEROL Tablo 99- Kolesterolsentezi 2. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci 194 TABLOLARLA BİYOKİMYA 12.9.5-Kalıtsal kaynaklı lipid metabolizma bozuklukları. Kalıtsal kaynaklı lipid metabolizması bozuklukları daha çok beşeri sahada hekimleri ilgilendiren hastalıklardır. 12.9.5.1-Bürger-Grütz Hastalığı. Deride, sarı renkte, yumuşak nodüllerin yaygın olarakgörülmesi ile karakterize bir hastalıktır. Açlık serumu süt manzarasındadır ve serum lipid düzeyi yüksekmiş, total yağ asitleri 10 katına yükselmiştir. 12.9.5.2-Hand-Schüller-Christian Hastalığı. Kemik, deri ve lenf bezlerindeki hücre içlerine kolesterol yığılması ile karakterize bir hastalıktır. 12.9.5.3-Gaucher Hastalığı. Dalak, beyin ve kemik iliğinde soluk renkte ve büyük hücrelere rastlanmasıyla tanınan bir hastalıktır. Bu hücrelerin serebrosit ve suda çözünür bir glikolipidden zengin oldukları saptanmıştır. 12.9.5.4-Nieman-Pick Hastalığı. Sitoplazmaları köpüklü görünüşte ve başta sfingomiyelinler olmak üzere çok miktarda lipid kapsayan Nieman-Pick hücrelerinin görülmesi ile karakterize bir hastalıktır. Bu hücreler başlangıçta dalak, akciğer, karaciğer, lenf bezleri ve kemik iliğinde sonralarıda tüm dokularda saptanmıştır. 12.9.5.5-Tangier Hastalığı. Buna, ailesel yüksek dansiteli lipoprotein yetersizliği de denir. Hemen hemen tüm plazma yüksek dansiteli lipoproteinlerin yokluğu ve bir çok dokularda kolesterol esterlerinin yaygın olarak depo edilmesi ile karakterize kalıtsal bir hastalıktır. Plazmada kolesterol ve fosfogliserid düzeyi düşer, fakat trigliseridler normal konsantrasyonda kalır veya artar. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci LİPİD METABOLİZMASI 195 LİPİD METABOLİZMASI BOZUKLUKLARI İMANLIK • Enerji gereksinmeleri için yeterli olandan fazla besin alınmasına bağlı olarak depo yağlarının artması ile karakterize bir metabolizma bozukluğudur. KAEKSİ • Depo dokularında bulunan trigliseritlerin büyük miktarlarda kullanılması ve ileri durumlarda adipoz dokunun tümüyle ortadan kalkması ile karakterize bir metabolizma hastalığıdır. TEK TIRNAKLILARIN LİPEMİASI • Maksiller myositis hastalıklarda, tek konsantrasyonunun hastalıktır. ve bulaşıcı kansızlık gibi tırnaklılarda plazma lipid yükselmesi ile karakterize ARTEROSKLEROZ • Ekonomik düzeyi yüksek insanlarda ve atlarda, arterlerin intimasında çeşitli çeşitli bozukluklar yanında lipid, karbonhidrat, kalsiyum iyonları, fibroz doku birikimi ile karakterize bir hastalıktır. BÜRGER-GRÜTZ HASTALIĞI • Dalak, beyin ve kemik iliğinde soluk renkte ve büyük hücrelere rastlanmasıyla karakterize bir hastalıktır HAND-SCHÜLLERCHRİSTİAN HASTALIĞI Kemik, deri ve lenf bezlerindeki hücre içlerine kolesterol yığılması ile karakterize bir hastalıktır. GAUCHER HASTALIĞI • Dalak, beyin ve kemik iliğinde soluk renkte ve büyük hücrelere rastlanmasıyla tanınan bir hastalıktır. NİEMAN-PİCK HASTALIĞI • Sitoplazmaları köpüklü görünüşte ve başta sfingomiyelinler olmak üzere çok miktarda lipid kapsayan Nieman-Pick hücrelerinin görülmesi ile karakterize bir hastalıktır. TANGİER HASTALIĞI • Hemen hemen tüm plazma yüksek dansiteli lipoproteinlerin yokluğu ve bir çok dokularda kolesterol esterlerinin yaygın olarak depo edilmesi ile karakterize kalıtsal bir hastalıktır. Tablo 100- Lipid Metabolizması bozuklukları. Tablolarla Biyokimya Cilt II * Prof. Dr. Tanju Ası * Ankara - 1999 http://veterinary.ankara.edu.tr/~fidanci
